Il Linguaggio Java
Ereditarietà
Ereditarietà
• L'ereditarietà permette di creare nuove classi sulla base di
classi esistenti
• In particolare, permette di
• riusare il codice (metodi e campi);
• aggiungere nuovi metodi e nuovi campi;
• ridefinire metodi e campi esistenti (overriding)
TIGA
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Parola chiave extends
class A {
// ...
}
class B extends A {
// Differenze rispetto ad A
}
Classe A: classe base, classe padre o superclasse
Classe B:classe derivata, classe figlio, o sottoclasse
TIGA
3
Ereditarietà
• La sottoclasse
• eredita tutti i membri della superclasse
• può aggiungere nuovi membri
• può ridefinire i metodi della superclasse
• non può accedere ai membri privati della
superclasse
TIGA
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Esempio: conti bancari
Un SavingsAccount (conto di risparmio)
• è un BankAccount (conto bancario), che
• frutta un tasso di interesse fisso sui depositi
Rispetto a BankAccount, SavingsAccount
• ha un campo interestRate che specifica il tasso
di interesse
• ha un metodo addInterestRate che applica il
tasso di interesse
• ha un costruttore che imposta il valore iniziale
del tasso di interesse
TIGA
5
La classe SavingsAccount
class SavingsAccount extends BankAccount {
public SavingsAccount(double aRate) {
// ...
}
public void addInterest() {
// ...
}
private double interestRate;
}
TIGA
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Oggetto di una sottoclasse
SavingsAccount
balance
porzione ereditata
da BankAccount
interestRate
TIGA
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Accesso ai metodi della superclasse
public void addInterest() {
double interest = getBalance() *interestRate / 100;
deposit(interest);
}
Le chiamate ai metodi della superclasse
(getBalance, deposit) utilizzano il parametro
implicito this del metodo addInterest
TIGA
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La classe Object
Una classe A che non estende esplicitamente
un’altra classe costituisce una sottoclasse della
classe Object
Object
BankAccount
Principali metodi di Object
•
toString
•
clone
•
equals
SavingsAccount
TIGA
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Conversioni tra tipi riferimento (I)
ESTENSIONE DI TIPO RIFERIMENTO
S
T
purché S sia una sottoclasse di T (S è un T)
class T {/* ... */}
class S extends T {/*…}
La conversione da T verso S è una riduzione
TIGA
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Conversioni tra tipi di classi (II)
• Assegnamento ed invocazione di metodo: sono
consentite solo le conversioni identità e per
estensione
• Esempio
T t = new T();
S s = new S();
t = s; // S è un T
TIGA
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Conversioni tra tipi di classi (II)
• Casting consente la conversione identità e le
conversioni per estensione e per riduzione
• Esempio
T t = new T();
S s;
s = (S)t; // Si forza t ad essere un S. Pericoloso!!
TIGA
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Conversioni tra tipi di classi (III)
SavingsAccount mio = new SavingsAccount(10);
BankAccount unConto = mio; // OK
Object unOggetto = mio; // OK
mio.addInterest(); // OK
unConto.deposit(20); // OK
unConto.addInterest(); // compile-time error
unOggetto.deposit(); // compile-time error
• le tre variabili oggetto mio, unConto ed unOggetto
riferiscono lo stesso oggetto…
• ma unConto non “sa tutto” dell’oggetto mio ed
• unOggetto ne sa ancora meno…
• ma allora a cosa serve???
TIGA
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Riuso del codice della superclasse
SavingsAccount mio = new SavingsAccount(10);
BankAccount tuo = new BankAccount(10);
…
tuo.transfer(mio, 5.0);
al metodo transfer non serve sapere tutto dell’oggetto mio,
gli basta sapere che è un BankAccount
TIGA
14
Cast tra tipi riferimento
SavingsAccount mio = new SavingsAccount(10);
…
Object unOggetto = mio; // mio è un Object
…
SavingsAccount unConto = (savingsAccount)unOggetto;
…
unConto.addInterest(); // OK
…
Se, però, unOggetto non riferisce un oggetto istanza di
SavingsAccount, l’invocazione del metodo produce un
errore a run-time
TIGA
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Parola chiave instanceof
Conviene sempre verificare la fattibilità di un
cast di tipo riferimento
if ( unOggetto instanceof SavingsAccount )
unConto = (SavingsAccount)unOggetto;
else
unConto = null;
TIGA
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Gerarchie di ereditarietà (I)
•Il conto corrente (CheckingAccount) è un conto
bancario (BankAccount) che
• non ha interessi,
• offre un numero limitato di operazioni mensili
gratuite ed
• addebita una commissione per ciascun
movimento aggiuntivo
•Il libretto di risparmio (SavingsAccount) è un
conto bancario che
• frutta interessi mensili
TIGA
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Gerarchie di ereditarietà (II)
•Il conto vincolato (TimeDepositAccount) è un
conto di risparmio (SavingsAccount) che
• impegna a lasciare il denaro nel conto per
certo numero di mesi e
• prevede una penale per un prelievo
anticipato
TIGA
18
Gerarchie di ereditarietà (III)
BankAccount
getBalance
deposit
withdraw
CheckingAccount
deductFees
deposit
withdraw
SavingsAccount
addInterest
TimeDepositAccount
addInterest
withdraw
TIGA
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Metodi nella sottoclasse
• La sottoclasse può
• ereditare uno o più membri della superclasse
• definire nuovi metodi (membri)
• sovrascrivere (ridefinire) uno o più metodi della
superclasse
TIGA
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Metodi nella sottoclasse (I)
• Ereditare un metodo dalla superclasse
• Se un metodo della superclasse non viene
sovrascritto (ridefinito) allora tale metodo viene
ereditato e può essere applicato agli oggetti della
sottoclasse
• Esempio
• La classe CheckingAccount eredita il metodo
BankAccount.getBalance dalla superclasse
BankAccount
TIGA
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Metodi nella sottoclasse (II)
• Definire nuovi metodi nella sottoclasse
• Se nella sottoclasse si definisce un metodo che non
esiste nella superclasse allora tale metodo può essere
applicato solo agli oggetti della sottoclasse
• Esempio
• Il metodo SavingsAccount.addInterest
TIGA
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Metodi nella sottoclasse (III)
• Sovrascrivere (override) un metodo della superclasse
• Nella sottoclasse si definisce un metodo m2 con la stessa
firma del metodo m1 della superclasse
• Il metodo m2 sovrascrive m1, cioè quando si applica il
metodo ad un oggetto della sottoclasse viene eseguito m2
• Esempio
• CheckingAccount.deposit sovrascrive
BankAccount.deposit
TIGA
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La classe CheckingAccount
public class CheckingAccount extends BankAccount {
public CheckingAccount(int initialBalance) {/* costruttore */}
public void deposit(double amount) {/* override */}
public void withdraw(double amount) {/* override */}
public void deductFees() {/* define */}
private int transactionCount;
private static final int FREE_TRANSACTIONS = 3;
private static final double TRANSACTION_FEE = 3.0;
}
TIGA
24
La classe CheckingAccount
• public void deposit(double amount) accredita amount
su questo conto corrente ed incrementa il numero di
transazioni eseguite
• public void withdraw(double amount) preleva amount
da questo conto corrente ed incrementa il numero di
transazioni eseguite
• public void deductFees() addebita la commissione
complessiva ottenuta applicando la commissione
TRANSACTION_FEE ad ogni transazione in esubero
rispetto a FREE_TRANSACTIONS e reimposta a zero il
numero di transazioni eseguite
TIGA
25
La parola chiave super
public class CheckingAccount extends
BankAccount {
public void deposit(double amount) {
transactionCount++;
deposit(amount); // Ricorsione infinita!!
}
TIGA
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La parola chiave super
public class CheckingAccount extends
BankAccount {
public void deposit(double amount) {
transactionCount++;
super.deposit(amount); // OK!!
}
TIGA
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La parola chiave super
public void deductFees() {
if (transactionCount > FREE_TRANSACTIONS)
{
double fees = TRANSACTION_FEE *
(transactionCount –
FREE_TRANSACTIONS);
super.withdraw(fees);
}
transactionCount = 0;
}
TIGA
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Differenza tra super e this
•La parola chiave this
• costituisce un riferimento al parametro implicito;
• come prima istruzione, permette di invocare un
altro costruttore della stessa classe
•La parola chiave super
• non costituisce un riferimento ad un oggetto
• permette di invocare un metodo sovrascritto
della superclasse
• come prima istruzione, permette di invocare un
costruttore della superclasse
TIGA
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Costruzione della sottoclasse
•Problema
nel costruttore della sottoclasse si vuole
impostare il valore iniziale delle variabili
ereditate, ma
la sottoclasse non ha accesso alle variabili
private della superclasse
•Soluzione:
si invoca il costruttore della superclasse
utilizzando la parola chiave super
TIGA
30
Costruzione della sottoclasse
public CheckingAccount(int initialBalance) {
// si costruisce la superclasse
super(initialBalance);
// si inizializza il contatore delle transazioni
transactionCount = 0;
}
TIGA
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Variabili istanza nella sottoclasse (I)
•Ereditare una variabile istanza della superclasse
•Tutte le variabili istanza della superclasse sono
ereditate automaticamente
•Esempio: balance di BankAccount
•Definire nuove variabili istanza nella sottoclasse
•Qualunque nuova variabile definita nella sottoclasse
esiste solo per gli oggetti istanza della sottoclasse
•Esempio: transactionCount di CheckingAccount
TIGA
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Variabili istanza nella sottoclasse
•Mettere in ombra una variabile della superclasse
• Se nella sottoclasse F si dichiara una variabile
istanza v con lo stesso nome N di una variabile
istanza w della superclasse P, allora v mette in
ombra w, cioè
• ogni volta che un metodo della sottoclasse
utilizza il nome N si riferirà alla variabile v
TIGA
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Variabili in ombra
public class CheckingAccount extends BankAccount {
public void deposit(double amount) {
transactionCount++;
balance += amount;
}
// …
private double balance;
}
…
CheckingAccount harrys = new CheckingAccount(100);
…
harrys.deposit(1500);
System.out.println(harrys.getBalance()); // 100
TIGA
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Costruzione della superclasse
•Chiamata esplicita: La chiamata al costruttore
della superclasse mediante super deve la prima
istruzione del costruttore della sottoclasse
•Chiamata implicita: Se un costruttore della
sottoclasse non chiama esplicitamente un
costruttore della superclasse, viene chiamato
automaticamente il costruttore di default (senza
argomenti) della superclasse
se la superclasse non ha costruttore di default, il
compilatore dà errore
TIGA
35
Gerarchie di ereditarietà
BankAccount
getBalance
deposit
withdraw
CheckingAccount
deductFees
deposit
withdraw
SavingsAccount
addInterest
TimeDepositAccount
addInterest
withdraw
TIGA
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Ereditarietà indiretta
• La classe SavingsAccount è la superclasse
diretta della classe TimeDepositAccount
• La classe BankAccount è una superclasse
indiretta di TimeDepositAccount
• TimeDepositAccount eredita i metodi
getBalance e deposit da BankAccount
Si possono ereditare metodi da una superclasse
indiretta a patto che le superclassi intermedie
non li ridefiniscano
TIGA
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Caricamento ed inizializzazione
•In un linguaggio tradizionale,
•il formato eseguibile di un programma viene
caricato interamente;
•viene eseguita l’inizializzazione della parte statica;
•infine, il controllo passa al programma
TIGA
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Caricamento ed inizializzazione
•Nel linguaggio Java
•la classe (il file .class) viene caricata al momento
del suo primo utilizzo (quando è necessario) e
cioè
•al primo accesso di un membro statico;
•oppure quando viene creato il primo oggetto
della classe
•nel punto di primo utilizzo di una classe avviene
l’inizializzazione dei suoi membri static
TIGA
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Polimorfismo (I)
•Un oggetto della sottoclasse è anche un oggetto
della superclasse, perciò
•È sempre possibile usare un oggetto della
sottoclasse al posto di uno della superclasse
BankAccount mio = new BankAccount(100);
CheckingAccount tuo = new CheckingAccount (10);
mio.transfer(tuo, 5);
Quale metodo deposit viene chiamato?
Si vorrebbe CheckingAccount.deposit…
TIGA
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Polimorfismo (II)
BankAccount
BankAccount
balance
this
other
amount
CheckingAccount
transfer
balance
transactionCount
Variabile Tipo della
variabile
this
other
Tipo
dell’oggetto
BankAccount BankAccount
BankAccount CheckingAccount
TIGA
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Polimorfismo (III)
• Le chiamate di metodo sono sempre
determinate dal tipo dell’oggetto effettivo e
non dal tipo della variabile riferimento
Perció,
• una stessa chiamata (es., tuo.deposit()) può
chiamare metodi diversi;
• il metodo che viene effettivamente chiamato è
determinato a tempo di esecuzione (late
binding o dynamic binding)
TIGA
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Chiamata di un metodo
Il compilatore risolve x.f( args ), con x di classe X, eseguendo
i seguenti passi:
• determina i metodi con la stessa firma f ed appartenenti
alla classe X ed alle sue superclassi;
• seleziona quello più specifico tra quelli accessibili
(Se tale metodo non esiste, il compilatore genera un
errore)
• se il metodo selezionato è private, static o final, oppure
se è un costruttore, produce codice per effettuare la
chiamata (static/early binding);
• altrimenti, produce codice per: (1) determinare il metodo
da invocare e (2) effettuare la chiamata (dynamic/late
binding)
TIGA
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Dynamic or late binding
• JVM seleziona il metodo da chiamare in base al
tipo effettivo dell’oggetto.
• se l’oggetto è di classe Y, derivata da X, ed Y
ha il metodo f, allora JVM invoca tale metodo;
• altrimenti, JVM invoca X.f
• È inefficiente eseguire questa selezione ad ogni
chiamata di metodo. Perciò, per ogni classe viene
costruita la Tabella dei metodi
TIGA
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La Tabella dei metodi
BankAccount
this
BankAccount
other
CheckingAccount
TIGA
deposit()
withdraw()
getBalance()
transfer()
BankAccount.deposit()
BankAccount. withdraw ()
BankAccount.getBalance ()
BankAccount.transfer()
deposit()
withdraw()
getBalance()
transfer()
CheckingAccount.deposit()
CheckingAccount. withdraw()
BankAccount.getBalance ()
BankAccount.transfer()
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